Question

探究實驗發現，硝酸發生氧化還原反應時，濃度越稀，對應還原產物中氮元素的化合價越低．
（1）一定條件下，將少量的鎂粉與足量極稀的硝酸充分反應，完成并配平下列化學方程式：□Mg+□HNO₃═□□+□NH₄NO₃+□H₂O
（2）為了測定某鎂鋁合金中兩種金屬的物質的量之比，某同學取一定量鎂鋁合金與足量極稀的硝酸充分反應，反應過程中無氣體放出．在反應結束后的溶液中，逐滴加入1mol?L^-1的氫氧化鈉溶液，所加氫氧化鈉溶液的體積（mL）與產生的沉淀的物質的量（mol）的關系如圖所示．
試回答下列問題：
①逐滴加入1mol?L^-1的氫氧化鈉溶液的定量玻璃儀器為

 

．圖中OC段發生反應的離子方程式為

 

．
②由上述圖形分析可知，溶液中結合OH^-能力最強的陽離子是

 

（填離子符號，下同）、最弱的陽離子是

 

．
③通過上圖數據計算知：合金中兩種金屬的物質的量之比n（Mg）：n（Al）=

 

．

Answer 1

考點：化學方程式的有關計算,硝酸的化學性質

專題：計算題

分析：（1）少量的鎂粉與足量極稀的硝酸充分反應生成硝酸鎂，根據化合價升級相等、原子守恒配平；
（2）①氫氧化鈉溶液應放入堿式滴定管，O→C 之間沒有沉淀生成，說明硝酸過量，O→C 之間發生的反應酸堿中和反應，以此書寫離子方程式；
②O→C 之間發生的反應酸堿中和反應，C→D為Mg²⁺、Al³⁺與NaOH反應生成沉淀，D→E一段沉淀的質量沒有發生變化，為NH₄NO₃和NaOH反應；
③根據曲線的變化判斷出各段反應，根據消耗的氫氧化鈉的體積和反應方程式計算反應后溶液含有鎂和鋁的物質的量．

解答： 解：（1）少量的鎂粉與足量極稀的硝酸充分反應生成硝酸鎂，Mg→Mg（NO₃）₂ ，Mg的化合價0→+2，化合價升高2，HNO₃→NH₄NO₃，N的化合價+5→-3，化合價降低8，根據化合價升級相等可知：Mg、Mg（NO₃）₂ 的化學計量數為4，NH₄NO₃的化學計量數為1，再根據原子守恒可知HNO₃的化學計量數為10，H₂O的化學計量數為3，因此化學方程式為4Mg+10HNO₃═4Mg（NO₃）₂+NH₄NO₃+3H₂O，
故答案為：4；10；4　Mg（NO₃）₂；1；3；
（2）①氫氧化鈉溶液應放入堿式滴定管，O→C 之間沒有沉淀生成，說明硝酸過量，O→C 之間發生的反應酸堿中和反應，離子方程式為H⁺+OH^-═H₂O，
故答案為：堿式滴定管；H⁺+OH^-═H₂O；
②O→C 之間發生的反應酸堿中和反應，離子方程式為H⁺+OH^-═H₂O，C→D為Mg²⁺、Al³⁺與NaOH反應生成沉淀，D→E一段沉淀的質量沒有發生變化，為NH₄⁺和NaOH反應，因此溶液中結合OH^-能力最強的陽離子是H⁺，最弱的陽離子是NH₄⁺，
故答案為：H⁺；NH₄⁺；
③E與F之間沉淀的量減少，為Al（OH）₃溶解在氫氧化鈉溶液中，
其反應方程式為Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，
氫氧化鋁與氫氧化鈉物質的量之比為1：1，
EF段的n（NaOH）=1mol/L×2×10^-3L=0.002mol，根據Al原子守恒可知合金中Al、Al³⁺均為0.002mol，
D→E一段沉淀的質量沒有發生變化，為NH₄NO₃和NaOH反應，
n（NH₄⁺）=n（NaOH）=（20-18）×10^-3L×1mol/L=0.002mol，
設Mg²⁺有xmol，Al³⁺0.002mol，NH₄⁺有0.002mol，根據電子守恒可得：
2x+0.002×3=0.002×8
x=0.005mol，
所以Mg的物質的量為0.005mol，Al的物質的量為0.002mol，
n（Mg）：n（Al）=0.005mol：0.002mol=5：2，
故答案為：5：2．

點評：本題考查混合物的計算，題目難度較大，本題注意根據圖象判斷各階段反應的情況，注意從電子守恒、質量守恒的角度結合反應的關系式計算．